机载大气探测激光雷达人眼安全分析

 依据美国ANSI标准,模拟计算了0~12 km的高度范围内不同的激光束发散角和不同激光脉冲能量比例的532和1 064 nm激光脉冲人眼安全最大阈值能量。给出两种532和1 064 nm激光脉冲人眼安全最大阈值能量分配方案：(1)激光束发散角为0.3 mrad且532与1 064 nm的激光脉冲最大阈值能量之比为1∶2;（2）激光束发散角为0.4 mrad且532与1 064 nm的激光脉冲最大阈值能量之比为1∶1。分析了用这两种激光脉冲人眼安全最大阈值能量分配方案探测模式大气时所对应的信噪比。分析结果表明：这两种方案既能保证机载激光雷达对模式大气探测时地面人眼安全又能达到探测所要求的信噪比。     

激光引信中半导体激光器的准直及其测试

在理论上分析了单级单透镜光学系统对激光高斯光束发散角的影响。用单个平凸透镜对激光引信中的半导体激光器进行了准直，达到了激光引信光束准直的要求。通过CCD成像方法对准直后的光束发散角进行了测量，利用二阶矩算法计算出光束发散角。实验测得2个方向的发散角分别为θx=7.03°和θy=0.69°，验证了准直系统达到激光引信要求的θx＜10°和θy＜1°技术指标。     

快电子发散角的实验测量

采用飞秒激光辐照铜靶,利用电子角分布仪和LiF热释光探测器测量了快电子发射的发散角.实验结果显示,快电子的发散角与激光入射角密切相关,随着激光入射角增加,快电子的发散角逐渐减小.在相同入射角条件下,加上预脉冲将导致快电子的发散角变小.这个结果为获取较小发散角的快电子束提供了实验参考.     

用方解石晶体测量激光发散角

本文介绍利用方解石晶体处在正交偏振镜下的偏光干涉原理,测量激光发散角的方法。这种方法勿需测量激光光斑尺寸,仅从接收屏或底片上干涉条纹的情况便可确定激光的发散角。图1为用方解石晶体测量激光发散角的原理图。     

自滤波铜蒸气激光器的研究

为获得接近衍射极限发散角的铜激光，设计了共焦及平凹二种自滤波非稳定腔并研究了它们的输出特性，分别获得了发散角为２．５倍及１．４倍衍射极限的铜激光。     

化学氧碘激光远场发散角时间分辨测量

 介绍一种高功率激光远场发散角时间分辨测量的实验装置， 对千瓦级连续氧碘激光的远场发散角进行了测量，给出了实验结果，并对这些结果进行了初步分析和讨论。     

脉冲激光探测平面目标特性对测距分布的影响

针对脉冲激光近程探测系统平面目标特性影响测距分布的问题,推导了平面目标脉冲响应方程和脉冲激光回波方程,分析了不同平面目标倾斜角、激光发射发散角和激光发射脉宽对激光回波展宽的影响.基于脉冲激光回波方程和恒阈值时刻鉴别方法,推导了平面目标的测距概率密度函数解析式,并理论仿真分析了不同平面目标倾斜角、激光发射功率、激光发射发散角及阈噪比对测距统计特性分布的影响.运用蒙特卡罗算法进行全波形模拟测距实验;搭建脉冲激光测距实验环境,进行20 m测距实验.实验结果表明:理论仿真、蒙特卡罗模拟实验与实际实验的测距概率密度分布基本一致,随着平面目标倾斜角的增大,测距均值和测距方差增大;当倾斜角度为0°,20°,40°,60°时,回波信噪比高于阈噪比,测距分布呈现高斯分布;当倾斜角度为70°时,回波信噪比低于阈噪比,分布不再呈现高斯分布,呈现上升沿缓下降沿陡的分布特性.研究结果为研究目标平面特性对脉冲激光探测测距分布的影响提供了理论依据.     

星地激光链路中光束发散角与跟瞄误差的最佳比值

 实际星地光通信系统的发射光束为高斯型的情况下，跟瞄误差和大气闪烁是星地激光链路中的主要信道噪声源。在结合两者对系统性能影响的前提下，对星地激光通信链路进行了理论分析和模型建立。基于该模型对星地激光链路中光束发散角与跟瞄误差之比的优化选择问题进行了研究。结果表明：对于上行链路，在不同误码率需求下都存在一个光束发散角与跟瞄误差的最佳比值，使得上行链路余量最大；对于下行链路，在不同误码率要求下均存在一个光束发散角与跟瞄误差的最佳比值，使得下行发射光功率的需求最小。利用最优化方法和最小二乘法拟合，得到星地激光链路中光束发散角与跟瞄误差的最佳比值和系统误码率的经验公式。     

飞秒激光与固体靶相互作用的前向快电子束发散研究

为了研究前向快电子束的发散问题,采用飞秒激光辐照平面铜靶,以电子角分布仪和氟化锂(LiF)热释光探测器探测快电子的前向发散角。实验显示前向快电子束发散角均在95°(半高宽FWHM)以上。理论计算指出预等离子体中电子的初速度以及加速后的电子在靶内碰撞效应均不是产生大发散角的重要原因。根据激光-等离子体相互作用理论,等离子体中的电磁场才是导致前向快电子束产生较大发散角的主要原因。这个研究为获取较小发散角的前向快电子束提供了实验设置的依据。     

飞秒激光与固体靶相互作用的前向快电子束发散研究

为了研究前向快电子束的发散问题,采用飞秒激光辐照平面铜靶,以电子角分布仪和氟化锂(LiF)热释光探测器探测快电子的前向发散角。实验显示前向快电子束发散角均在95°(半高宽FWHM)以上。理论计算指出预等离子体中电子的初速度以及加速后的电子在靶内碰撞效应均不是产生大发散角的重要原因。根据激光-等离子体相互作用理论,等离子体中的电磁场才是导致前向快电子束产生较大发散角的主要原因。这个研究为获取较小发散角的前向快电子束提供了实验设置的依据。     

间隔可调多波长光纤激光器的实验研究

半导体光放大器(SOA)的非均匀加宽特性对产生多波长激光非常有利。本文对两段式立奥-萨尼亚克(Lyot-Sagnac)滤波器进行了详细的理论分析,实现了一种基于半导体光放大器的新型多波长光纤激光器。它利用立奥-萨尼亚克滤波器的波长选择性,在室温下得到了约18个具有30 dB信噪比的多波长激光输出。波长范围1556~1577 nm。通过调节立奥-萨尼亚克环内的偏振控制器,多波长激光的波长间隔可在两种国际电信联盟(ITU)标准波长间隔(0.4 nm和0.8 nm)间选择。这种构型的光纤激光器具有稳定性好、波长间隔可控、信噪比高等优点。     

Crystal orientation dependence of the SNR for signal beam amplification in photorefractive BaTiO3

In signal beam amplification by two-beam coupling in BaTiO₃ photorefractive crystals, beam fanning in the direction of the amplified signal reduces the signal-to-noise ratio (SNR). The dependence of the SNR and the signal beam gain on the crystal orientation are analysed using a HeNe laser. It is found that orientating the crystal for maximum gain gives poor signal-to-noise ratio. A compromise has to be made between the SNR and high gain for optimum signal amplification.     

Phenomenon of Resonance in a Two-Mode Laser with an Input Additive Signal

Exact formulas for the power spectrum and signal-to-noise ratio (SNR) with periodic additive signal are calculated in the linear system. Then the phenomenon of resonance is studied in detail. We show that resonance peak and suppressed valley exist in the curves of the SNR versus the coefficient of self-saturation, the net gain and the cross-coupling coefficient of the laser system.     

Stochastic Resonance in Linear Region of a Single-Mode Laser： Effects of Amplitude Modulation of Signal

A single-mode laser noise model driven by quadratic colored pump noise and amplitude modulation signal is proposed. The real and imaginary parts of the pump noise are assumed to be cross-correlation. The effect of cross-correlation of noise and amplitude modulation of signal on laser statistical properties is studied by using the linearized approximation. The analytic expression of signal-to-noise ratio (SNR) is calculated. It is found that the phenomena of stochastic resonance (SR) respectively exist in the curves of the SNR versus the noise cross-correlation coefficient λ and the SNR versus the pump parameter a, as well as the SNR versus the signal frequency ω in our model. It is shown that there are three different typies of SR in the model: the conventional form of SR, the SR in the broad sense, and the bona fide SR.     

A High Efficiency Yb3+-doped Fiber Ring Cavity Laser with Narrow Line-widthRound-trip Dispersion Calculation for Martinez Pulse Stretcher

A novel Yb3+-doped fiber ring cavity laser pumped by a 977 nm laser diode is presented with its output laser wavelength of 1060 nm. Based on a fiber Bragg grating (FBG), the laser exhibits 0.20 nm line-width, 7.5 mW laser output power, 40 dB signal-to-noise ratio (SNR) and 66% slope efficiency.This paper proposed a ray-tracing model for the Martinez stretcher, derived the calculation formulae for the stretcher of a grating-spherical mirror system and discussed the error for the total dispersion resulted from the spatial dispersion. The calculated results show that the error could be ignored for the beam returned to the stretcher for the second pass in the wavelength range of 750 nm and 850 nm.     

激光引信中阵列激光二极管光束参数的测量方法

根据激光引信中激光器的脉冲功率高、发散角大的特殊测量要求,比较了ISO 11146标准文件对激光束的3种测量方法,以二阶矩法为基础,运用机械扫描法测量光束截面的功率密度,进而再现出光斑图形。采用光能量降为最大强度的1/e2来定义光束束宽,通过等强线求出了宽度和远场发散角。     

高功率垂直腔面发射激光器的光束准直特性

基于高斯光束的准直原理,针对不同结构参数的大功率垂直腔面发射激光器光束特征,通过选用合适参数的透镜,研究了不同连续和脉冲电流条件激励下光束的准直特性.对于出光口径为200 μm的器件,通过f=3.1 mm,NA =0.68的透镜,连续工作条件下,准直后的最小发散角达到1°;在电流为40A、脉宽60 ns、重复频率1 k...     

角锥棱镜腔激光二极管抽运被动调Q激光器

为了提高传导冷却条件下激光二极管(LD)侧向抽运被动调Q激光器的光束质量和输出稳定性,采用了两组半圆柱面激光二极管阵列侧向交错抽运两根串接的激光棒,实现了均匀抽运和散热。通过实验分析了横模结构对被动调Q稳定性的影响,设计了角锥棱镜-高斯输出镜非稳腔,在显著提高器件光束质量的同时,明显改善了被动调Q的稳定性,并保证了谐振腔的机械稳定性。在此基础上研制了一台重复频率20 Hz、单脉冲能量64 mJ、脉冲宽度7 ns、稳定性优于±5%、光束发散角0.6 mrad、光-光效率9.1%,且光轴指向稳定的工程实用器件。     

Laser Doppler velocimeter using a single longitudinal mode solid-state laser source

An experimental demonstration of using a single longitudinal mode solid-state laser source in laser Doppler velocimeter (LDV) is presented. The technology of frequency spectrum correction is used in processing Doppler signal. The results of the experiments show that: the magnitude and signal-to-noise ratio (SNR) of Doppler signal are both enhanced by the solid-state laser; the measurement accuracy of LDV is improved by the technology of frequency spectrum correction, and the variance of the measured Doppler frequency is larger than the Cramer-Rao low bound (CRLB) of Doppler frequency about one order of magnitude.